Univerzitet u Novom Sadu Fakultet tehnikih nauka Departman

Univerzitet u Novom Sadu Fakultet tehničkih nauka Departman za proizvodno mašinstvo Katedra za materijale i tehnologije spajanja MATERIJALI U INŽENJERSTVU Doc. dr Sebastian Baloš

Karakterizacija materijala

Ispitivanje zatezanjem Ispitivanje energije udara Ispitivanje tvrdoće Ispitivanje žilavosti loma Ispitivanje na puzanje Ispitivanje na zamor Priprema metalografskih uzoraka (konvencionalna priprema i replike) • Novi sistem označavanje čelika • •

Ispitivanje zatezanjem

• Ispitivanje zatezanjem se najčešće izvodi, jer su materijali najosetljiviji na zatezanje. • Ispitivanje zatezanjem vrši se na uređajima koji se nazivaju kidalice:

• Uzorci (epruvete) za ispitivanje zatezanjem: 1. Standardni – imaju standardom definisan oblik i dimenzije: 2. Tehnički (armature – rebraste i glatke, lanci. . . ) – to su uzorci koji se ne obrađuju već samo odsecaju na određenu dužinu.

Standardni uzorci • Uzorak isečen iz radnog predmeta tipa lima, debljine preko 3 mm: Pravougaoni poprečni presek površine So=aobo Debljina lima ao Glava Širina uzorka bo Početna merna dužina Lo Paralelna dužina uzorka Ukupna dužina uzorka Lo=5, 65√So

• Uzorak isečen iz radnog predmeta kružnog poprečnog preseka prečnika preko 4 mm: Kružni poprečni presek – šipka početne površine So Prečnik uzorka Do So=Do 2∏/4 Lo=5 Do

Dijagrami napon-deformacija • Dijagram napon-deformacija za čelik u sirovom (žarenom) stanju: napon σ [MPa] deformaciono ojačavanje stvaranje vrata na uzorku lom Napon tečenja Re [MPa] Re=Fe/So [MPa] Rm=Fm/So [MPa] elastična i plastična deformacija ela stič na def orm acij a Zatezna čvrstoća Rm [MPa] σ=F/So [MPa] ε=100ΔL/Lo [%] deformacija ε [%]

• Dijagram napon-deformacija za čelik u ojačanom (poboljšanom ili deformaciono ojačanom) stanju: napon σ [MPa] Zatezna čvrstoća Rm [MPa] Rp 0, 2%=Fp 0, 2% /So [MPa] Napon tečenja Rp 0, 2% [MPa] deformacija ε [%]

• Deformacije pri zatezanju: Rm napon σ [MPa] deformacija ε [%] plastična deformacija ukupna def. =elastična+plastična

• Određivanje jediničnog prekidnog izduženja (A) i suženja (Z): Prekidna dužina uzorka Lu A=100(Lu-Lo)/Lo [%] Prekidna dužina uzorka Lu Z=100(So-Su)/So [%]

Tipovi lomova pri ispitivanju zatezanjem 1. Duktilni (žilavi) lom 2. Krti lom

Ispitivanje tvrdoće

• Metode ispitivanja tvrdoće sa utiskivanjem: 1. po Brinelu (HB) – otpor materijala prema prodiranju kuglice od čelika ili tvrdog metala ( 1; 2; 2, 5; 5; 10 mm); uzorak mora biti brušen. 2. po Vikersu (HV) – otpor materijala prema prodiranju pravilne četvorostrane dijamantske piramide (ugao 136 o); uzorak mora biti brušen. 3. po Rokvelu (HRB, HRC) – otpor materijala prema prodiranju čelične kuglice ( 1/16 inča) ili dijamantske kupe (ugao 120 o); uzorak ne mora biti brušen.

Ispitivanje energije udara

• Energija udara (ranije udarna žilavost) je mera otpora materijala prema krtom lomu. • Ispituje se na Šarpijevom teg klatnu, gde se uzorak skala standardni početni položaj uzorak podvrgava pokazivač teg udarnom savojnom operećenju. krajnji položaj uzorak • En. udara je energija utrošena na nosač uzorka prelom uzorka.

• Uređaj – Šarpijevo klatno: • Uzorak za ispitivanje energije udara sa V-zarezom:

Tipovi lomova pri ispitivanju energije udara 1. Duktilni (žilavi) lom 2. Krti lom

Ispitivanje na puzanje

• Puzanje je pojava plastične deformacije ispod napona tečenja pri povišenim temperaturama. • Za pojavu puzanja potrebno je materijal podvrgnuti naponu (opterećenju) i povišenoj temperaturi. • Javlja se u kotlovima, gasnim turbinama, mlaznim motorima itd.

• Uređaji za ispitivanje puzanja: - slične kidalicama, ali sa grejnim komorama.

• Rezultat ispitivanja je kriva puzanja: Deformacija Komponente mlaznih motora Komponente kotlova Vreme

• Način na koji se određuje mesto na kome je komponenta u II fazi: Deformacija lom mikroprsline orijentacija mikrošupljina pojava mikrošupljina Vreme

*Priprema metalografskih uzoraka • Koristi se za metalografska ispitivanja, između ostalog i za ispitivanje stanja materijala u slučaju puzanja. • Cilj je određivanje mikrostrukture, koja ujedno određuje mehaničke osobine materijala. • Koriste se dve tehnike: 1. Klasična priprema uzoraka sa isecanjem 2. Priprema replika (bez isecanja uzorka)

• Klasična priprema: 1. Uzorkovanje (isecanje uzorka sa željenog mesta) 2. Montiranje uzorka u plastični nosač zbog lakše manipulacije 3. Brušenje brusnim papirima različite granulacije, od najgrublje do najfinije (150, 220, 320, 400, 500, 600, 800, 1000, 1500, 2000, 2400) 4. Poliranje dijamantskom pastom sa uljem – lubrikantom (6 m, 3 m, 1 m, ¼ m) 5. Nagrizanje hemijskim sredstvima (nital, pikral, carska voda, . . . ) 6. Metalografsko ispitivanje na mikroskopu

• Oprema za klasičnu pripremu uzoraka:

• Priprema replika: 1. Odabir mesta pripreme 2. Brušenje brusnim diskovima (iste granulacije kao kod klasične pripreme, obično do granulacije 600) montiranim na ručnu brusilicu 3. Poliranje (dijamantska pasta 6 i 1 m sa uljem) 4. Nagrizanje hemijskim sredstvima 5. Uzimanje replike (postavljanjem plastične pločice u reagens ona omekšava, a nakon toga se prislanja na nagriženo mesto) 6. Skidanje plastične pločice 7. Metalografsko ispitivanje “negativa” sa pločice na mikroskopu

• Oprema za uzimanje replika:

Puzanje - predviđanje radnog veka komponente • Koristi se Larson-Milerov parametar:

Ispitivanje na zamor

• Otpornost na zamor predstavlja otpor materijala prema periodično promenljivom opterećenju. • Određuje se broj ciklusa koji komponenta može da izdrži. • Tipično, zahteva se da σ σ komponenta izrađena τ τ od čelika izdrži milion σ σ – 10 miliona ciklusa σ g σg σd σa σd σsr=0 σa σsr

• Uređaji za ispitivanje na zamor su pulzatori ili univerzalne kidalice sa mogućnošću postizanja periodično promenljive sile:

Lom usled zamora • Zatezanje-zatezanje: Širenje prsline Nasilni lom Inicijalna prslina Linije odmora * Između linija odmora nalaze se mikroskopske linije koje pokazuju kretanje prsline pri svakoj promeni opterećenja:

Jednosmerno savijanje Dvosmerno savijanje Uvijanje Jednosmerno savijanje sa višestrukom inicijacijom

Hvala na pažnji!